[情報] 康師傅專欄-失速尾翼

[dvag (Willis)]

上一集跟大家溝通了龍骨學後，相信大家對F1空氣動力學有更進一步的了解吧。

各位同學一定要記住，「空氣的流速越快，壓力越低」這個道理。今日要跟大家探討的是---失速尾翼！！


這名字聽請來很屌，康師傅自己也想了很久，何謂失速尾翼？ 為什麼會失速，那又會造成什麼結果。我想很多資深的車迷或許已經知道失速尾翼的工作原理，但康師傅還是在這裡以最簡單的方式跟大家介紹。


首先，我們先來了解失速的定義，這個字是出自於飛機，飛機的機翼就是可以讓翼上方的空氣流速變快，造成翼下方壓力相對較大，就會產生浮力。又是那句老話「空氣的流速越快，壓力越低」！！

那飛機會改變翼的角度，加速空氣流動來提升浮力，但當角度過大時，浮力並不隨著上升，此時飛機再也飛不上去，就產生了「失速」。所以簡單來說，失速就是把「空氣的流速越快，壓力越低」定律打破，讓它失去壓力。
...

欲觀賞精采圖解,請至:
http://www.krc.com.tw/newsContent.asp?id=250


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◆ From: 118.160.218.107
※ 編輯: dvag            來自: 118.160.218.107      (05/17 12:21)
※ 編輯: dvag            來自: 118.160.218.107      (05/17 12:23)
※ 編輯: dvag            來自: 118.160.218.107      (05/17 12:24)
→ topace:「飛機會改變翼的角度，加速空氣流動來提升浮力」這是錯的
→ topace:增加的是「昇力」。「浮力」只和流體密度及物體體積有關係
→ topace:在高空中，空氣給飛機的「浮力」可是比海平面小很多。
→ zoidsx:應該是改變空氣流動的方向 而不是空氣流動的速度..
→ zoidsx:在飛機或是賽車的前後翼都是改變空氣流動的方向以取得
→ zoidsx:昇力或下壓力，飛機起飛時，襟翼會向下延伸就是這個道理
→ shdai:原文看起來不太對...尾速應該跟阻力有關吧?
→ gamewed:速度會改變阿...
→ shdai:從原文中看不出失速尾翼跟尾速提升有甚麼關聯耶
→ Kaede:下壓力降低為什麼速度會提昇呢? 如果不講阻力似乎說不過去..
噓 luhc:增加的是「昇力」 +1 , 不是浮力.
推 xxxEVA:昇力、下壓力、浮力都是壓力差 習慣用法而已=.=
→ topace:「浮力」是密度差造成，而不是壓力差。
推 xxxEVA:由密度梯度產生的壓力差 說密度差也沒錯=.=
推 xxxEVA:不對 我被你誤導了 是壓力梯度 一般尺度下密度差太小
→ luhc:昇力, 浮力, 對於這二者不瞭解的人, 請去看 流體力學,空氣動
→ luhc:力學的原文書, 裡面會詳細解釋其力學原理, 看完應該就能瞭解!
推 Paichun:浮力確實是壓力差所造成的  跟密度差無關
→ Paichun:不論物體密度多大 體積相同 浮力就相同 跟密度差沒關係
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作者: shdai (shdai) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] 康師傅專欄-失速尾翼
時間: Mon May 17 14:44:03 2010

話說個人對於F-duct已經好奇很久了
今年因為沒有BBC可看
再加上懶惰而一直沒去查F-duct的運作原理
剛好趁這個機會查了一下...

真相在此:
http://www.racecar-engineering.com/articles/f1/449813/
f-ducts-how-do-they-work.html
縮網址:
http://0rz.tw/FFh6O


簡單來說
MP4-25在車鼻上開孔將氣流導入車身，流經駕駛艙左側的氣流通道，最後到尾翼
http://www.racecar-engineering.com/imageBank/f/fduct3.jpg
車手可以透過左腳控制是否讓氣流通過駕駛艙

當車頭引進駕駛艙的氣流被堵住而無法送到尾翼時
流經尾翼的氣流按照原來的氣動力設計  提供正常的下壓力
也就是  主尾翼上翼面的氣流通過尾翼上的縫  流經尾段"襟翼"的下翼面以保持氣流平順
http://0rz.tw/JqpPZ
不過  尾翼提供下壓力的代價  就是同時產生很大的風阻

當氣流通過駕駛艙流到尾翼後段  向兩側往"襟翼"段翼面吹出
強制造成襟翼段的氣流剝離
讓高攻角氣動力效應失效出現 (英文叫stall, 中文通常翻譯成"失速")
使該段翼面下壓力喪失
(示意圖請參考開頭連結裡的影片約0:26處，
 藍色部位顯示機翼攻角過大導致氣流與上層翼面剝離，導致升力喪失。
 機翼上下顛倒即是F1的尾翼，
 F-duct吹出來的側向氣流被用來引發尾翼後段的氣流剝離現象)
在此同時  阻力也大幅減少
若在大直道上使用  可以提高車輛尾速
(注意: 只有尾翼尾端的襟翼部位stall，而不是整個尾翼stall。
       整個尾翼stall的話，車身反應可能跟Kimi噴掉尾翼的狀況差不多...)

尾速提高的真正原因  是因為F-duct造成尾翼後段失速使其空氣阻力降低
報告完畢~~


※ 引述《dvag (Willis)》之銘言：
: 上一集跟大家溝通了龍骨學後，相信大家對F1空氣動力學有更進一步的了解吧。
: 各位同學一定要記住，「空氣的流速越快，壓力越低」這個道理。今日要跟大家探討的是---失速尾翼！！
: 這名字聽請來很屌，康師傅自己也想了很久，何謂失速尾翼？ 為什麼會失速，那又會造成什麼結果。我想很多資深的車迷或許已經知道失速尾翼的工作原理，但康師傅還是在這裡以最簡單的方式跟大家介紹。
: 首先，我們先來了解失速的定義，這個字是出自於飛機，飛機的機翼就是可以讓翼上方的空氣流速變快，造成翼下方壓力相對較大，就會產生浮力。又是那句老話「空氣的流速越快，壓力越低」！！
: 那飛機會改變翼的角度，加速空氣流動來提升浮力，但當角度過大時，浮力並不隨著上升，此時飛機再也飛不上去，就產生了「失速」。所以簡單來說，失速就是把「空氣的流速越快，壓力越低」定律打破，讓它失去壓力。
: ...
: 欲觀賞精采圖解,請至:
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: 討論此主題:
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◆ From: 140.122.161.215
推 qwertgfp:推 這篇寫得很好 很清楚
推 MortalCGU:非理工背景也能看的懂 感恩
推 kimitop:難怪覺得麥拉輪的鯊魚鰭連到尾翼 還胖胖的 原來是導風道
※ 編輯: shdai           來自: 125.227.126.18       (05/17 23:18)
→ zoidsx:呃...看完這篇怎麼好像跟之前的消息都不一樣阿
→ zoidsx:之前說的是 將車前的進氣口打開讓一道氣流吹向尾翼導致失速
→ zoidsx:進而減少下壓力提高尾速 怎麼這篇PO文寫的都剛好相反阿?
推 zoidsx:而且 攻角高但是速度低 應該不會產生失速....
→ zoidsx:因為尾翼的上下兩道氣流都一樣的慢 怎麼會產生失速
→ zoidsx:麥拉倫是透過開口 另外吹一道氣流在尾翼的上方
→ zoidsx:讓尾翼上下方氣流速度不同進而導致失速的吧
※ 編輯: shdai           來自: 140.122.161.215      (05/18 11:12)
→ shdai:感謝樓上指正  已訂正
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作者: dvag (Willis) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] 康師傅專欄-失速尾翼
時間: Tue May 18 00:34:53 2010

補充:
我並沒有談及到空氣阻力的問題，只在氣壓與流速裡打轉，看到ptt有位大大的回文,康師傅受教了！

對的，大壓力會有大的風阻，而讓風阻降低的好方法就是產生失速。

尾翼的攻角越大，越容易產生氣流分離的狀況，亦會大大增加阻力。所以車隊會採用多片式的尾翼來防止氣流分離的狀況，因此F1可以有很大的攻角，所產生的阻力亦有限。

但如果能降低空氣阻力，那麼就可以更快，因此Mclaren在襟翼(副翼)上開了洞，就是用來打散原本尾翼下方的氣流，如果角度適合，就會造成失速。一失速就降低風阻與下壓力，車子就快了。

另外也有另一個說法，低速時開口有助產生乾淨的尾部氣流，高速的時候會更有效的整理氣流，但不會造成失速的狀況。

個人還是覺得是第一個比較是有可能的狀況。

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◆ From: 118.160.225.23
→ shdai:我比較認同第二種說法...不過如果那個縫是用來讓F-duct吹出
→ shdai:來的氣流通過造成尾翼後段失速的話  那就另當別論
→ shdai:應該說  F-duct關閉  那個縫的作用就像第二種說法
→ shdai:當F-duct開啟  那個縫可以用來引起stall
→ shdai:另外  我的原文有誤  剛已經訂正了
→ dvag:沒關係~有討論才有進步呀~康師傅受教了^_^
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作者: wendly777 (小水) 看板: FORMULA1
標題: Re: [情報] 康師傅專欄-失速尾翼
時間: Tue May 18 01:00:20 2010

以飛機的情況來說

當攻角越大時
越容易產生分離氣流
並且分離氣流的分離點會越來越往前
分離點之後的為亂流
不會產生氣流加速的效應
因此分離點後的機翼
不提供升力
升力會越來越小

小攻角時
攻角越大升力越大
當攻角大到某一點之後
升力反而開始減少
因為開始產生分離氣流了
等到某一個攻角
升力會直線下降
接著就是失速了

至於
升力與阻力的關係
因為機翼都有一定的攻角
因此機翼壓力差產生的力
並非垂直地面
這個力是有一個角度的
角度跟翼剖面與攻角有關
但攻角影響比較大

此壓力差產生的力
垂直行進方向的為升力
平行行進方向的為阻力
是一個向量分量的關係
因此升力越大阻力越大
賽車反過來
下壓力越大阻力越大
所以失速就沒阻力了

要產生失速的條件為攻角要夠大
那就來看攻角的定義
攻角為機翼跟水平氣流的夾角
水平氣流就是當時流經機翼的氣流
所以改變攻角有兩個方法
一個是改變機翼的角度
一個是改變水平氣流的方向

假如機翼為可變形
那就有機會改變機翼的角度
可惜現在行不通
所以只好改變水平氣流的方向
將攻角拉大後
就會產生失速效應
下壓力消失阻力也消失

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◆ From: 114.32.127.112
→ shdai:感謝說明阻力跟下壓力的關係
→ shdai:我前面的原文有誤
→ shdai:經zoidsx版友指正  已修改